DE2239605C3 - Verfahren und Vorrichtung zur direkten Eisenreduktion - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein direktes Eisenreduktionsverfahren unter Verwendung eines Drehofens und eine neue Vorrichtung, die zur ι ο Ausführung des Verfahrens geeignet ist.

Obwohl eine Vielzahl direkter Eisenreduktionsverfahren in der Vergangenheit vorgeschlagen worden ist, ist nur eine begrenzte Anzahl dieser Verfahren kommerziell verwendet worden. Das Drehofenverfalv ren wird am häufigsten angewandt.

Die maximale Produktionskapazität eines zuverlässigen Drehofens, der zum Gebrauch bei direkten Eisenreduktionsverfahren entworfen wurde, beträgt höchstens 600 t/Tag, so daß es wünschenswert erscheint, die Produktionskapazität des Drehofens bis auf mindestens 3000 t/Tag, vorzugsweise 5000 t/Tag zu steigern.

Bekannte Drehöfen für das direkte Eisenreduktionsverfahren sind in den Fig. IA bis ID der Zeichnungen gezeigt.

F i g. 1A zeigt eine Querschnittansicht eines typischen Drehofens. Die Erhitzung durch Wärmeleitung ist bei einem solchen Drehofen geringer als durch Wärmestrahlung. Dies stellt die Hauptursache für die geringe thermische Wirksamkeit dar.

Die Fig. IB zeigt einen Drehofen, der mit einem sogenannten Gehäusebrenner 5 ausgestattet ist und sich besonders für direkte Eisenreduklionsverfahren eignet. Die Wärmeübermittlung bei beliebigem Querschnitt ist

3.1 jedoch die gleiche, wie bei dem in Fig. IA gezeigten Ofen.

Fig. IC zeigt einen Drehofen, bei dem keine Gehäusebrcnner verwendet werden. Das reduzierende Gas wird in den Teil des Drehofens eingelassen, wo sich die Charge befindet. Die Reduktion von FeO zu Fe stellt eine endotherme Reaktion dar, so daß die Zuführung noch nicht ausreichend vorerhitzter reduzierender Gase in den Drehofen zu einer Abnahme der Temperatur der Charge führt. Selbst wenn eine stark reduzierende Atmosphäre verwendet wird, würde die Produktivität verringert sein.

Fig. ID zeigt einen Drehofen, in welchem, wenn die Charge durch Rotation herabfällt, die gleiche Wirkung wie bei einem Fließbett auf die Charge ausgeübt wird.

Bei dieser Art von Drehofen absorbieren die Chargenteilchen eine große Wärmemenge während sie herabfallen. Es ist jedoch schwierig, einen großen Drehofen mit derartig hoher Geschwindigkeit zu betreiben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Drehofen für das direkte Eisenreduktionsverfahren zur Verfügung zu stellen, der die Nachteile der vorstehend beschriebenen bekannten Drehofen vermeidet.

ίο Die Erfindung ist insbesondere darauf gerichtet, eine verbesserte Vorrichtung für die Verwendung in dem Direki-Eiscnreduktionsvcrfuhreii zur Verfugung zu stellen, welche eine Kombination eines verbesserten Drehofens und eines Flicßbcttcs für die Zufuhr teilweise

'¹S reduzierter Rohmatcrialpcllcts zu dem Drehofen umfaßt, wodurch die Produktivität und thermische Wirksamkeit der Vorrichtung erhöht wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird

durch eine Reduktionsanlage zur Durchführung des Direkt-Eisenreduktionsverfahrens unter Anwendung eines Drehofens, der im Ofenmantel Einlaßöffnungen für oxidierendes Gas und an seinc;i Austragende einen Brenner aufweist, gelöst, die durch einen Vorerhitzer zum Vorerhitzen und Trocknen von Verbundpellets, ein Fließbett, das zwischen dem Einlaß des Dreholens und dem Vorerhitzer geschaltet ist, Zuführungen für reduzierendes Gas in das Fließbett, einen Zyklon und einen Wärmetauscher, die dem Fließbett nachgeordnet sind, und Einrichtungen zur Einführung des Gases durch eine dem Drehofen nachgeschalteten Kühler für den Ofenaustrag in das Austragende oder den Brenner des Drehofens, einen Einlaß für kohlenstoffhaltige Substanzen in die teilweise reduzierten Pellets zwischen dem Fließbett und dem Einlaßende des Drehofens und einen im Einlaß des Drehrohrofens angeordreten zylindrigen Wärmetauscher zum Vorwärmen des oxidierenden Gases, das durch die Einlaßöffnungen im Ofenmantel in den Drehrohrofen eingebiasen wird, gekennzeichnet ist.

Das direkte Eisenreduktionsverfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Verbundpellets, die Eisenerz und eine kohlenstoffhaltige Substanz enthalten, vorerhitzt und getrocknet werden, die vorerhitzten und getrockneten Verbundpellets teilweise in dem Fließbett mit reduzierender Atmosphäre reduziert werden, die teilweise reduzierten Verbundpellets in den Drehofen, gegebenenfalls zusamnen mit zugeführter kohlenstoffhaltiger Substanz, eingeführt werden und oxidierendes Gas durch die Einlaßöffnung eingeblasen wird, die Abgase des Brenners aus dem Einlaßende des Drehofens abgelassen werden, die reduzierten Verbundpellets aus dem Auslaßende des Drehofens ausgetragen werden und das Abgas des Fließbettes in das Auslaßende des Drehofens oder zum Brenner geführt wird.

Die Verbundpellets stellen ein Gemisch von Eisenerz und einer kohlenstoffhaltigen Substanz dar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. IA bis ID zeigen Querschnittsansichten der verschiedenen Typen der bekannten Drehofen für direkte Eisenreduktionsverfahren;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt eines Drehofens;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt eines modifizierten Drehofens;

F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt des in F i g. 3 gezeigten Drehofens, und

Fig. 5 stellt eine schematische Darstellung der Vorrichtung dar, die die Kombination des Drehofens, der in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist, und eines Fließbettes für die teilweise Reduktion der Rohmaterial-Verbundpellets umfaßt.

F i g. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines verbesserten Drehofens. Wie gezeigt ist, umfaßt der Drehofen ein perforiertes inneres Stahlplattengehäuse 10, ein äußeres Gehäuse 11 und ein Futter 9, welche? auf die innere Oberfläche des inneren Gehäuses aufgebracht ist, wobei ein Teil oder die Gesamtheit des Futters aus porösen Ziegeln hergestellt ist. Der ringförmige Raum zwischen den inneren und äußeren Gehäusen ist in eine Vielzahl axialer Kammern 13 durch Unterteilungswände 12 geteilt und jede Kammer 13 mit einer Lufteinlaßleitung 14 einschließlich eines Ventils (nicht gezeigt) zur Regelung der Luflmcnge versehen. Bei dem direkten <>s F.isenreduktionsverfahren mit einem Drehofen wechselt ein Gemisch von F.iscnerz und eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels im allgemeinen innerhalb des Drehofens ab. Das vorliegende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Luft in die Charge zur Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Substanz eingebiasen wird, wodurch CO-Gas hoher Temperatur erzeugt wird, um die Temperatur innerhalb des Bettes zu erhöhen, und daß an Teilen der inneren Wand des Futters, wo sich keine Charge befindet, die Verbrennung von CO unter Erzeugung von CO₂ stattfindet, wodurch die Wirksamkeit der Wärmestrahlung erhöht wird. Bei dem in Fig. IC gezeigten bekannten Drehofen können diese vorteilhaften Ergebnisse nicht erwartet werden, da die Anzahl der Leitungen relativ gering ist Darüber hinaus, nachdem das Gehäuse des in Fig.2 gezeigten Drehotens eine Doppelwandkonstruktion aufweist, wird die Luft, die durch die zwischen den inneren und äußeren Gehäusen liegenden Kammern 13 durchströmt, wirksam vorerhitzt, wodurch der Wärmeverlust des Ofens verringert werden kann. Dieses Verfahren beinhaltet jedoch ein Problem derart, daß die kohlenstoffhaltige Substanz und das Erz des Bettes sich voneinander trennen, was auf die Tatsache, daß das Erz als Schicht nahe der inneren Wand des Futters infolge seines hohen spezifischen Gewichtes verteilt ist, zurückzuführen ist Aus diesem Grund muß man befürchten, daß bereits reduziertes Erz zur Reoxidation neigt. Diese Schwierigkeit kann jedoch stark dadurch vermindert werden, daß das Erz und die kohlenstoffhaltige Substanz in Verbundpellets zusammengefaßt werden. Obwohl der Wärmeverlust von dem Drehofenkörper durch das Vorerwärmen der Luft verringert werden kann, ist es schwierig, die Wärmt des Abgases wiederzugewinnen, welche einen Faktor darstellt, der größere Wärmeverluste verursacht.

Fig.3 zeigt einen Querschnitt eines modifizierten Drehofens, der unter Ausschaltung der Schwierigkeiten des in F i g. 2 gezeigten Drehofens verbessert worden ist. Bei dieser Modifikation ist das Futter 1 aus Ziegeln mit Lufteinlaßöffnungen 15 geringen Durchmessers anstelle der Verwendung poröser Ziegeln hergestellt. Die Querschnittskonfiguration des Futters 1 ähnelt jener einer Zahnscheibe mit den öffnungen 15, die nach 16 an den Füßen der entsprechenden Zähne geöffnet sind. Die Luft wird in den Ofen in tangentialer Richtung, wie durch Pfeile gezeigt ist, eingeblasen, um einen schmalen Kanal vor jeder öffnung in der gleichen Weise wie die Winddüse in dem Hochofen zu bilden. Dementsprechend wird das CO₂-GaS an dem Teil des Bettes, der sich um den Kanal befindet, weitgehend in CO überführt. Obwohl infolge der Drehung des Ofens die Charge durch den Kanal hindurchgeht, stellt dieses kein Problem dar, da die Durchgangszeit gering ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Charge oder Beschickung in Form von Verbundpellets verwendet wird.

Die in den Teil, wo sich keine Charge befindet geblasene Luft fließt auch entlang der inneren Wand des Futters, und die Strahlungswirksamkeit der Flamme, die durch die Verbrennung des Gemisches von Treibstofl und Luft erzeugt wird, ist ausreichend hoch. Jede Luftöffnung 15 ist mit einer Leitung 17 an dem Äußerer des Drehofens verbunden. Die Leitungen 17 sind mii Wärmeisolationsmaterial 18 bedeckt, da in ihner vorerhitzte Luft geleitet ist.

Fig.4 zeigt einen Längsschnitt des in Fig.; gezeigten Drehofens. Wie gezeigt ist, ist der Drehofer mit Reifen 19 versehen, die auf Walzen auf einen Fundament montiert sind (was nicht gezeigt ist). Dei Drehofen wird durch einen nicht gezeigten Elektromo

tor über einen Drehkranz 20 betrieben. Das Rohmaterial wird in den Ofen durch eine Rutsche 21. die an dessen einer Seite angebracht ist, eingeführt. Das einzugebende Rohmaterial kann zu reduzierendes Eisenerz, insbesondere kalcinierte Pellets, grüne oder nicht kalcinierte Pellets, grüne Verbundpellets oder Erzklumpen, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, beispielsweise Kohle oder Koks und, soweit erforderlich, ein Entschwefelungsmittel wie Kalkstein oder Dolomit, enthalten. Das Rohmaterial wird in das Futter 1 über einen kleinen Zylinder 22, der in dem Drehofen enthalten ist, eingeführt. Wenn der Ofen rotiert wird, wird das Rohmaterial mäanderförmig zu dem Auslaßende voranbewegt, wo es in einen Kühler (nicht gezeigt) durch einen Trichter 24, der unter einer Endplatte 23 angeordnet ist, überfließt. Ein Zentralbrenner 25 ist auf der Mitte der Endplatte 23 angeordnet, um ein Treibstoffgemisch, beispielsweise Schweröl und Luft, einzuspritzen. Die durch die Verbrennung des Treibstoffes erzeugte Flamme 26 versorgt den Teil des Drehofens nahe seines Auslaßendes mit Hitze und erhält eine reduzierende Atmosphäre aufrecht. Luft, die durch Gebläse 27 eingeführt wird, wird durch Serpentinenleitungen 28 und die vorstehend beschriebenen Leitungen 17 geleitet und wird anschließend auf die Lufteinlaßöffnungen 15 verteilt Die den Einlaßöffnungen 15 zugeführte Luft fließt durch Einlasse 16 in ringförmiger Richtung in den Ofen. Die Luftmenge wird durch Ventile 29 auf den Einlaßseiten des Gebläses 27 geregelt. Die Serpentinenleitungen 28 sind zum Wärmeaustausch mil dem Abgas aus dem Ofen mit hoher Wirksamkeit angeordnet Das Abgas strömt durch einen ringförmigen Raum zwischen dem Zylinder 22 und der inneren Wand des Futters 1 in einen Kamin 31 auf dem oberen Ende der Endplatte 30. Relativ grober Staub wird in einem Trichter 60 gesammelt und außerhalb des Drehofens entlassen. In der Nähe des Auslaßendes des Ofens ist keine öffnung 16 gebildet, um eine reduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten.

Der vorstehend beschriebene Drehofen erhöht die Produktivität gegenüber den bekannten Drehofen in hohem Maße. Das Vorbehandlungsverfahren des Rohmaterials, d. h. die Vorreduktion der Charge, bevor sie der Rutsche 21 zugeführt wird, wird in der folgenden Weise durchgeführt Die Ursache für die weit verbreitete Anwendung von Drehöfen liegt in der Verbesserung der Wärmewiedergewinnung aus dem Abgas. Bei dem direkten Eisenreduktionsverfahren ist da eine große Wärmemenge zur Reduktion des Erzes benötigt wird, die absolute durch das Abgas weggeführte Wärmemenge relativ gering, was jedoch ein wichtiges zu lösendes Problem darstellt

Wenngleich verschiedene Verfahren der Vorbehandlung des in den Drehofen zu beschickenden Rohmaterials einschließlich eines Verfahrens der Werwendung eines Schachtofens und eines Verfahrens der Verwendung eines sich bewegenden Rostes vorgeschlagen worden sind, gab es demgegenüber nur wenige Vorschläge zur Verwendung eines Fließbettes.

Wird ein Fließbett for die Vorbehandlung verwendet, wird die Nachbehandlung mit einem Fließbett und einem Schachtofen durchgefährt. Eine solche Verwendung eines vielstuFigen Fließbett« ist alt; in keinem Fall jedoch wurde eine Anordnung eines Ftießbettes mit einem nachfolgenden Drehofen angeregt

In unerwarteter Weise wird erlindangsgemäß die Verwendung eines Verfahrens der Vorbehandlung mittels des Fließbettes in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen neuartigen Drehofen vorgeschlagen.

Wenngleich die Gründe, weshalb die Kombination eines Fließbettes und eines Drehofens bisher nicht

s verwendet worden sind, nicht klar verständlich erscheinen, mag der Grund den gegensätzlichen Erfordernissen des Fließbettes und des Drehofens zugeschrieben werden, da bei ersterem die Teilchengröße des Rohmaterials gering, gegenüber bei letzterem grob sein

ίο soll, um die Bildung von »Ringen« zu verhindern, welche das größte Problem bei dem Drehofen darstellen. Wo die Behandlungstemperatur gering ist, treten keine schwierigen Probleme auf. Die vorstehend beschriebenen gegensätzlichen Erfordernisse stellen ein ernsthaftes Problem für das direkte Reduktionsherstellungüverfahren dar. Aus diesem Grund ist angeführt worden, daß es unmöglich ist ein Fließbett für die Behandlung von Eisenerz zu verwenden, so daß es die Praxis gewesen ist, das Eisenerz bei niedriger Temperatur unter Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsgas zu reduzieren. Deshalb kann gesagt werden, daß der vorstehend beschriebene Vorschlag von Professor K u η i i neu ist.

Entsprechend diesem Vorschlag werden anstelle eines feinen Pulvers Verbundpellets verwendet. Wird

2<j ein feines Pulver in dem Fließbett verwendet, besteht eine Neigung zur Sinterung. Diese Neigung wird durch die Verwendung von Verbundpellets jedoch unterdrückt.

Natürlich erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei Abnahme der Korngröße, was in anderen Worten bedeutet daß bei Teilchen großen Durchmessers, beispielsweise Pellets, die Reaktionsgeschwindigkeit absinkt Eine derartige Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit kann jedoch durch Verwendung von Verbundpellets kompensiert werden. Es kann angenommen werden, daß die Anwendung dieser Technik bisher nicht vorgeschlagen wurde, da ein derartiger Vorschlag erst kürzlich gemacht worden ist Bei diesem Vorschlag wurde ein Schachtofen für die Sekundärbehandlung gewählt Im allgemeinen verbleiben in einem einstufigen Fließbett einige der Teilchen während einem gegenüber dem mittleren Wert längeren Zeitintervall und andere Teilchen gegenüber dem Mittelwert geringerem Zeitintervall, so daß das Reduktionsausmaß über einen beträchtlich weiten Bereich schwankt.

Dementsprechend ist es zum Erhalt eines hohen Reduktionsgrades mittels eines einstufigen Fließbettes wünschenswert eine Einrichtung vorzusehen, die eine Kolbenflußcharakteristik in der nachfolgenden Stufe

so aufweist Natürlich kann ein Schachtofen dieses Erfordernis erfüllen, und auch ein Drehofen weist das Kennzeichen des Kolbenflusses auf. Somit kann gesagt werden, daß die Unterlassung eines Vorschlages eines direkten Eisenreduktionsverfahrens unter Verwendung

einer Kombination eines Fließbettes und eines Drehofens unverständlich ist Einer der Gründe, aus denen früher ein Schachtofen in Verbindung mit einem Fließbett gewählt wurde, ist, daß der Schachtofen wahrscheinlich zum Kühlen dienen sollte. Ein anderer Grund könnte sein, daß von dem natürlich gebildeten Bett der Pellets als perforierte Platten zur Unterstüt zung des Fließbettes Gebrauch gemacht werden sollte. Wie vorstehend beschrieben, ist es vorteilhaft, Verbundpenets in dem neuen Ofen zu verwenden. In diesem Fail ist es bevorzugt. Verbendpellets in einem Fließbett vom bekannten »Kunii-Typ« zu verwenden, wodurch die Verbundpeflets, die noch freien Kohlenstoff enthalten, ohne ihre Eigenschaften, nachdem sie durch das

Fließbett zur Vorrcdukiion geführt wurden, zu verlieren, in den Drehofen eingeführt weiden. Man kann annehmen, daß eine derartige Bedingung für die vorliegende Erfindung geeignet ist. Für das Vorreduktionsverfahren. daß bei niedriger Temperatur durchgc führt wird, wird die perforierte Plane, die das Fließbett unterstützt, nicht notwendigerweise durch die Verbundpellcts crsei/i. Wenn es wünschenswert ist, eine Kolbenflußvorrichtung in Anschluß an den Vorrcduktionsschriti einzurichten, ist das erfindungsgemäße Verfahren ideal, das mit einem im wesentlichen aus Vcrbundpcllcls bestehenden Fließbett zur Ausführung der Vorbehandlung versehen werden kann.

I i g. 5 stellt eine schcmatische Darstellung der Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens der direkten Fiscnreduktion dar, welche eine Kombination des in den I- i g. i und 4 gezeigten Drehofens und ein Fließbett zeigt.

Unter Bezugnahme zuerst auf den Fließweg der Charge wird dus Liscnerz in Form der Vcrbundpellets in diesem Beispiel einer Trocknungs- und Vorerhitzungsvorriehtung ΪΪ vom Wanderrosttyp durch eine Rutsche 32 zugeführt Die getrockneten und vorerhitzten Verbundpellets werden anschließend einem Fließbett 35 zugeführt, um eine vorläufige Reduktion zu bewirken. Die vorreduzierten, aus der Auslaßöffnung 36 des Fließbeiics ausgelassenen Vcrbundpellets werden in den Drehofen durch die Rutsche 21 eingeführt. Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wird dem Drehofen durch einen Trichter 37 zugeführt, der an einem zwischcnliegendcn Punkt der Rutsche 21 vorgesehen ist.

Die in dem Drehofen vollständig reduzierten Verbundpellcts werden in einen Kühler 38 durch eine mil einem Trichter 24 verbundene Rutsche zusammen mit dem unumgesciztcn kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel ausgelassen. Nach erfolgter ausreichender Kühlung in dem Kühler 38 werden die reduzierten Pellets und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel durch eine Rutsche 39 ausgeführt.

Luft. Treibstoff und Reduktionsgas werden wie folgt z.ugefi ^wirt. F.in Gemisch aus durch ein Gebläse 40 zugeführter Luft und Treibstoff, welcher durch eine Pumpe 41 gepumpt wird, werden einem geeigneten Brenner in einer Verbrennungskammer 42 zugeführt, um reduzierendes Gas. das CO und CO₂ in einem Verhältnis von 2 :1 oder mehr enthält, zu bilden. Das resultierende reduzierende Gas hoher Temperatur wird in c'as Fließbett 35 durch eine perforierte Platte 44 und ein Rohr 43 eingeführt. Das aus dem Fließbett 35 abgeblasene Reduktionsgas wird einer Zyklontrennvorrichtung 46 über ein Rohr 45 zugeführt. Das von Staub befreite Abgas tritt in einen Wärmeaustauscher 47 ein. Nach Übertragung der Wärme auf die Luft in einem Serpentinenrohr 48 wird das Reduktionsgas durch eine Abgasöffnung 49 ausgelassen. Bei dieser Stufe wird, da das Abgas im allgemeinen SO₂-GaS enthält, das Gas anschließend durch ein geeignetes Entschwefelungssystem des nassen Typs geleitet oder ausreichend gekühlt. Wie durch gepunktete Linien gezeigt ist wird das gekühlte Abgas in den Kühler 38 durch einen Einlaß 51. der auf der Endplatte 50 des Kühlers 38 angeordnet ist, zugeführt. Die Temperatur des Abgases erhöht sich während dieses aufwärts durch die Rutsche, die mit dem Trichter 24. verbunden ist des an dem Auslaßende des Drehofens gelegen ist fließt.

In der Nähe des Beschickungsendes des Kühlers 38 reagiert ein Teil des <Oj-C»ascs mit der kohlenstoffhaltigen Subsian/ unter Bildimg von CO Im sprechend einem weiteren Verfahren der Werwendung des Abgases aus der Auslaßöffnung 49 des Wärmeaustauschers 47 wird das Abgas direkt dem Zentralbrenner 25 des Drehofens zugeführt.

^ Die durch ein Gebläse 52 zugeführte Luft wird während ihres Durchganges durch das Serpentinenrohr 48 vorerhitzt und anschließend dem Zentralbrenner 25 durch eine Leitung 53 zur Verbrennung des dem Brenner zugeführten Treibstoffes zugeleitet. Das durch die Flamme 26 des Brenners 25 erzeugte Gas wird mit dem durch den Kühler 38 durchgeströmten Abgas vermischt. Das bei Verbrennung des Kohlenstoffs in der Charge durch die Luft gebildete Gas, welches durch die Einlasse 16 eingespritzt wird, wird ebenso mit dem

is vorstehend erwähnten Verbrennungsprodukt vermischt. Das Gemisch dieser Gase strömt durch den Drehofen und zwischen den Serpentinenröhren 28 hindurch und erhitzt die durch die Röhren 28 durchströmende Luft vor. Hiernach wird das Abgas durch den Kamin 31 abgelassen. Das Abgas ist vollständig verbrannt worden, so daß es eine beträchtliche CO₂-Menge enthält. Das durch den Kamin 31 abgeführte Gas kann zur Entfernung von Staub und schädlicher Komponenten und zur Gewinnung von Zink

as und dergleichen behandelt werden. Alternativ kann das Abgas durch einen weiteren Wärmeaustauscher geführt werden. Ein Teil der vorerhitzten Luft wird von der Leitung 53 abgenommen und dem Gehäuse 55 des Trockners 33 durch eine Leitung 54 zugeführt. Sofern gewünscht, kann die Temperatur der dem Trockner 33 zugeführten vorerhitzten Luft durch die durch ein Gebläse 56 zugeführte Luft geregelt werden. Das in den Trockner 33 eingeführte Gas wird zum Vorerhitzen und Trocknen der Verbundpellcts. die durch einen Wander-

?s rost gefördert werden, verwendet und anschließend durch eine Auslaßleitung 57 in die Atmosphäre abgelassen.

Weiter wird ein Teil der vorerhitzten Luft von der Leitung 53 durch eine Leitung 58 abgezweigt und in die Verbrennungskammer 42 zu deren Versorgung mit vorerhitzter Luft eingelassen. Wie vorstehend angeführt wurde, weist die veranschaulichte Kombination des Fließbettes und des Drehofens den Vorteil von den vorteilhaften Eigenschaften des Fließbettes Gebrauch

4.S zu machen auf, wobei die schädlichen Wirkungen des Fließbettes vermieden sind. Insbesondere, wenn die Reduktion des Erzes vollständig in dem Fließbett durchgeführt wird, würde die Temperatur des Abgases aus dem Fließbett erhöht werden, und die Konzentration des CO-Gases und das Volumen des Abgases wurden ebenfalls erhöht werden. Dementsprechend gestaltet es sich äußerst schwierig, diese großen Mengen physikalischer und chemischer Energien wiederzugewinnen. Diese Schwierigkeit kann jedoch

ss auf etwa die Hälfte verringert werden, da das Fließbett zur vorläufigen oder teilweisen Reduktion verwendet wird. Darüber hinaus besteht keine Gefahr der Sinterung, welches das ernsthafteste Problem des Fließbettes darstellt Wie bereits ausgeführt worden ist

<■* ist die Übermittlung der Wärme durch das gebildete Bett der Charge in dem Drehofen relativ langsam. Gemäß dieser Erfindung ist es jedoch vom Standpunkt des Drehofens leicht dessen Temperatur zu erhöhen, da vorerhitTte Verbundpellcts hierin eingeführt werden. Ein weiterer Vorteil der neuen Kombination liegt m dem hohem Prozentsatz des C'O-Gascs in dem Abgas von dem liicUbcit. welches eine hc»hc chemische Energie des Abgases darstellt Nach erfolgter Kiihiunp

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durch den Wärmeaustauscher 47 wird das Abgas in den Kühler 38 für die reduzierten Pellets eingelassen, wobei der Kühler 38 ein Gas einer Zusammensetzung erfordert, welche jener des Abgases aus dem Fließbett eher als des oxidierenden Gases ähnlich ist.

Die Wärme des Abgases aus dem Fließbett wird in der vorstehend beschriebenen Weise gut wiedergewonnen. Die Wiedergewinnung der Wärme des Abgases aus dem Drehofen an dem Beschickungsendc des Ofens erhöht weiter die Gesamtwirksamkeit des Systems.

Die vorteilhaftesten Eigenschaften gemäß vorliegender Erfindung werden durch die revolutionäre Änderung der Wärmeübermittlung innerhalb des Drehofens hervorgerufen. Obwohl die Technik des Drehofens durch Ramsun in England vor etwa 100 jähren erfunden wurde, war lediglich die Strahlungshit/.e von der inneren Wand des Futters zur Erwärmung der begrenzten Oberfläche der Charge, wie in Fig. IA gezeigt ist, verfügbar. Natürlich wird ein kleiner Teil der Wärme direkt von der inneren Wand des Futters zu der Beschickung geführt, jedoch stellt diese Menge nur einen kleinen Prozentsalz der Gesamtwärmemenge dar, die der Charge zugeführt wird. Trotz dieser Nachteile wird der Drehofen weiterhin verwendet, da einige zufriedenstellende Vorrichtungen zur Wiedergewinnung von Wärme aus dem Abgas aus dem Drehofen entwickelt worden sind. Die Wärmewiedergewinnung des Abgases aus dem Drehofen wird gemäß vorliegender Erfindung in ausreichender Weise durchgeführt. Jedoch unterscheidet sich die vorliegende Erfindung wesentlich von dem SU'.nd der Technik. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Wärmeaustausch in der Charge, der beim Stand der Technik kaum durchgeführt worden ist, in ausreichender Weise durchgeführt, um Wärmeverluste in dem Abgas zu reduzieren. Dementsprechend wurde eine bemerkenswerte Wärmewirksamkeit erzielt, welche nicht nur durch Wiedergewinnung der Wärme aus dem Abgas erreicht wurde.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die folgenden Beispiele angeführt, die jedoch den Bereich der Erfindung nicht einschränken.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird ein Vergleich zwischen dem sogenannten SL/RN-Verfahren, das in Fig. 1B gezeigt ist, und dem neuen Verfahren beschrieben. Das Rohmaterial wies eine Zusammensetzung von 50% LD-Staub auf, wobei 50% des Staubes durch einen sekundären Sttubentferner in Verbindung mit einem Hochofen enthalten wurden und Bentnit dem Gemisch in einer Menge von 0.5% hiervon zugefügt war. Der Hochofenstaub enthielt etwa 25% Kohlenstoff, so daß der Kohlenstoffgehalt des Rohmaterials etwa 12% betrug. Nach erfolgter Verknetung des Rohmaterials mit einem Eirichmischer wurden etwa 11 % Wasser dem Rohmaterial zugefügt, und anschließend wurde das Rohmaterial in Pellets mit einer Scheibenpelletiervorrichtung geformt Die resultierenden Pellets wurden bis zu einem Wassergehalt von etwa 0,5% getrocknet Die getrockneten Pellets wurden in einen Drehofen einer Länge von 10 m und eines inneren Durchmessers von 0,8 m eingeführt Im Fall des SL/RN-Verfahrens, bei dem ein Gehäusebrenner auf dem Drehofen angeordnet ist wurde eine Kohlezufuhrvorrichtung auf dem Auslaßende des Drehofens für die Zufuhr eines Teiles der Kohle angeordnet Jedoch wurden bei diesem Versuch, da die Qualität der Verbundpellets nicht hoch war. alle Rohmaterialien in den Drehofen durch seine Einlaßöffnungen beschickt. Demnach wurde das Rohmaterial mit einer Geschwindigkeit von 8,89 t/Tag der getrockneten Pellets, 1,08 t/Tag der Kohle und > 0,30 t/Tag wiedereingesetzter Kohle beschickt. Es wurden 6 Gehäusebrenncr verwendet. Andererseits wurde Schweröl mit einer Geschwindigkeit von 339 l/Tag in einem an dem Auslaßende angebrachten Brenner verbrannt, wodurch die Temperatur des ίο Auslaßendes auf einem Maximalwert von 1100°C gehalten wurde. Hierbei wurden die folgenden Ergebnisseerhalten:

Erhaltene Pellets

Metallisationsprozentsatz 96,4%

Metallisches Eisen 70,74%

Druckfestigkeit 229 kg/Pellet

Erforderliche Wärmemenge 4,5 Millionen

kcal/t Pellet

Produktionsgeschwindigkeit 5,1 t/Tag

Temperatur des Abgases 670 C

Anschließend wurde ein Versuch unter Verwendung der gleichen Verbundpellets, Kohle, des in Fig. 3 gezeigten Drehofens und des in F i g. 5 gezeigten Systems durchgeführt. Während dieses Versuches wurde die Temperatur an dem Auslaßende ebenfalls bei einer Temperatur von 1100⁰C gehalten.

Die Zusammensetzung der Beschickung betrug .10 13,62 t/Tag der getrockneten Pellets, 1,47 t/Tag Kohle und 0.43 t/Tag wiedereingesetzter Kohle. Die Menge des von dem Brenner verbrauchten Schweröls betrug 424 l/Tag, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

Erhaltene Pellets

Metallisationsprozentsatz 95,7%

Metallisches Eisen 70,0%

Druckfestigkeit 295 kg/Pellet

Erforderliche Wärmemenge 4 Nillionen

kcal/t Pellet

Produktionsgeschwindigkeit 7.3 t/Tag

Temperatur des Abgases 320⁰C

Bei diesen Versuchen wurden die letzten 2 Meter der Gesamtlänge von 10 Meter des Drehofens zur Anbringung des Serpentinenrohrs des Wärmeaustauschers verwendet. Dementsprechend wäre es möglich, die Produktionsgeschwindigkeit zumindest um 20% zu erhöhen, wenn der Wärmeaustauscher außerhalb der Länge des Drehofens angeordnet würde.

Während eine Produktionsgeschwindigkeit von 5 t/Tag durch das SL/RN-Verfahren unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verbundpellets erhalten

wurde, wurde bei Verwendung von Nichtverbundpellets

aus im wesentlichen gleichem Rohmaterial, das heißt bei

Pellets, die keine Kohle enthielten, eine Produktionsge-

schwindigkeit von nur 3 t/Tag erhalten.

Gegenwärtig beträgt die maximale Kapazität einei

Einheit 600 t/Tag Aufgrund dieser Meßdaten kann dit maximale Kapazität auf 1000 t/Tag gesteigert werden wenn Verbundpeflets verwendet werden und wenn da) in F i g. 5 gezeigte neue Kombinationssystem verwende wird, kann eine maximale Kapazität von 1700 t/Tag prc

⁶S Einheit erwartet werden. Diese erhöhte Kapazität is jedoch im Vergleich mit der Kapazität andere Einrichtungen der gegenwärtig eisenerzeugenden Fir men nicht ausreichend hoch. Das folgende Beispiel zeigt

dal} cine Kapazität von 3000 t/Tag bei Verwendung des Vorbehandlungsverfahrcns unter Gebrauch des in F i g. 5 gezeigten FNeßbetles erreicht werden kann.

Beispiel 2

Das in F i g. 5 gezeigte Verfahren wurde mit dem gleichen Material wie in Beispiel 1 durchgeführt. Das in diesem Beispiel verwendete Fließbett, hatte eine geringe Größe, das heißt, es wies einen Innendurchmesser von 0,7 m und eine Höhe von 1,4 ni auf, und die durchschnittliche Verweilzeit betrug etwa 7 Minuten. Der bei diesem Fließbett erreichte prozentuale Mctallisicrungsgrad betrug etwa 50% und die Temper; tür des Abgases etwa 1000° C. Die folgenden Ergebniss wurden durch den Betrieb erhalten:

Erhaltene Pellets	96,5%
Metallisierungsprozentsatz	71,86%
Metallisches Eisen	205 kg/Pellet
Druckfestigkeit	3,9 Millionen
Erforderliche Wärmemenge	kcal/t Pellet
	13,8 t/Tag
Ausbeute	380° C
Tempcralur des Abgases

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Reduktionsanlage zur Durchführung des Direkt-Eisenreduktionsverfahrens unter Anwendung eines Drehofens, der im Ofenmantel Einlaßöffnungen für oxidierendes Gas und an seinem Austragende einen Brenner aufweist, gekennzeichnet durch einen Vorerhitzer (33) zum Vorerhitzen und Trocknen der Verbundpellets, ein Fließbett (35), das zwischen dem Einlaß des Drehofens und dem Vorerhitzer (33) geschaltet ist, Zuführungen (43, 44) für reduzierendes Gas in das Fließbett (35), einen Zyklon (46) und einen Wärmetauscher (47) die dem Fließbett nachgeordnet sind, und Einrichtungen zur Einführung des Gases (51) durch einen dem Drehofen nachgeschalteten Kühler (38) für den Ofenanstrag in das Austragende oder den Brenner (25) des Drehofens, einen Einlaß (37) für kohlenstoffhaltige Substanzen in die teilweise reduzierten Pellets zwischen dem Fließbett (35) und dem Einlaßende des Drehofens und einen im Einlaß des Drehrohrofens angeordneten zylindrigen Wärmetauscher (22, 28) zum Vorwärmen des oxidierenden Gases, das durch die Einlaßöffnungen (16) im Ofenmantel in den Drehrohrofen eingeblasen wird.

2. Direktes Eisenreduktionsverfahren unter Verwendung der Reduklionsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verbundpellets, die Eisenerz und eine kohlenstoffhaltige Substanz enthalten, vorerhitzt und getrocknet werden, die vorerhitzten und getrockneten Verbundpellets teilweise in dem Fließbett (35) mit reduzierender Atmosphäre reduziert werden, die teilweise reduzierten Verbundpellets in den Drehofen, gegebenenfalls zusammen mit zugeführter kohlenstoffhaltiger Substanz, eingeführt werden und oxidierendes Gas durch die Einlaßöffnungen (16) eingeblasen wird, die Abgase des Brenners (25) aus dem Einlaßende des Drehofens abgelassen werden, die reduzierten Verbundpellets aus dem Auslaßende des Drehofens ausgetragen werden und das Abgas des Fließbetts (35) in das Auslaßende des Drehofens oder zum Brenner (25) geführt wird.

3. Direktes Eisenreduktionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende Atmosphäre durch Verbrennen von Treibstoff derart erzeugt wird, daß die resultierende reduzierende Atmosphäre CO und CO? in einem Verhältnis von 2 : 1 oder mehr enthält.

4. Direktes F.isenreduktionsverfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (28) in dem Drehofen durch das Abgas aus dem Drehofen vorerhitzt wird.

5. Direktes F.isemeduktionsverfahrcn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundpellets aus dem Drehofen in den Kühler (38) ausgeführt werden und die Abgase aus dem Fließbett durch den Kühler (38) in den !Drehofen oder den Brenner (25) eingeführt werden.

6. Direktes Eisenreduktionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abgase des Fließbettes (35) vorerhitztc Luft dem Erzeuger der reduzierenden Atmosphäre (42) zugeführt wird.

7. Direktes Eiscnrcduktionsvcrfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Ahtrase des Fließbettes (35) vorcrhitztc Luft der Vorrichtung zum Vorerhitzen und Trocknen der Verbundpellets zugeführt wird.